隧道围岩监测方案.docx
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隧道围岩监测方案
1编制依据
1.1《兰渝铁路LYS-11标段设计图纸》、隧参图及施工调查资料；
1.2《铁路隧道施工规范》〔TB10204-2002〕；
1.3《铁路隧道工程施工技术指南》〔TZ204-2008〕；
1.4《铁路隧道监控量测技术规程》〔TB10121-2007〕；
1.5《兰渝铁路隧道围岩监控量测管理实施细则》（兰渝铁安质【2009】50号）
1.6路桥集团兰渝铁路LYS-11标项目经理部文件《隧道围岩监控量测管理实施细则》
2编制范围
本方案仅适用于兰渝铁路LYS-11标段四分部（DK714+200～DK754+000）范围内隧道施工。
隧道工程数量一览表
序号
隧道名称
中心里程
隧道长度（m）
备注
1
雨台山隧道
DK714+739
1294
2
赵家湾隧道
DK721+920
1182
3
胡家湾一号隧道
DK722+936
603
4
胡家湾二号隧道
DK724+581
202
5
胡家湾三号隧道
DK725+055
230
6
刘家沟一号隧道
DK725+577
550
7
刘家沟二号隧道
DK730+986
847
8
柴家湾隧道
DK731+360
960
9
谢家湾隧道
DK731+760
165
3工程概况
本标段隧道位于四川省南充市阆中市和南部县境内，地处四川东北部丘岭地区。
设计围岩为Ⅲ～Ⅴ级。
设计列车行车速度200Km/h（预留提速条件）。
洞口为V级浅埋围岩。
隧道海拔高程在300m～500m，地形起伏相对较小，地貌属残丘剥蚀地貌山地。
气象为湿热气候。
本标段隧道所处位置地表水主要为山间溪沟及次级小河流，地表水不发育，一般流程较短，流量受大气降雨控制，因季节变化而变化，以蒸发、下渗和径流等形式排泄，冬季基本干涸。
岩性主要为泥岩、砂岩，上覆第四系全新统坡残积及崩坡积粉质粘土，下伏侏罗系上统蓬莱镇（J39）砂岩、泥灰。
隧道通过深层天然气影响区，为低瓦斯隧道，施工中应加强地质超前预报、监测及通风工作，防止瓦斯积聚而引起燃烧、爆炸。
4围岩监控总体方案
现场监控量测是隧道现代化施工管理的重要组成部分，它不仅能指导工作，预报险情，确保安全，而且通过现场监测获得围岩动态和支护工作状态的信息（数据），为修正和确定初期支护参数，混凝土衬砌支护时间提供依据。
监控量测是施工过程中必不可少的一道施工程序，用于监测隧道各施工阶段围岩和支护状态，确保施工安全，而且通过对围岩支护体系的稳定性状态的监测和评价，为初期支护和二次衬砌设计参数的调整提供依据，同时确定二次衬砌和仰拱的施做时间，从而达到确保施工及结构安全、指导施工顺序、便利施工管理的目的。
4.1隧道监控量测的目的和意义
现场监控量测是“新奥法原理”的三大要素之一，是复合式衬砌设计、施工的核心技术。
隧道按“新奥法”原理组织施工，施工中加强监控量测对准确判定围岩的安全状态、合理确定二次衬砌的施作时间、支护方案的可行性，以便及时、准确地调整支护参数，修正施工方法及施工程序，确保施工安全。
现场监控量测是在隧道施工过程中，通过对围岩、地表变形以及支护结构应力、围岩与支护结构、支护与支护之间接触压力等量测，了解隧洞开挖和支护结构施工过程中围岩和结构物的变形情况、相互作用及其规律，掌握围岩和支护的动态信息并及时反馈、指导施工作业，以保证施工安全，必要时修改支护系统设计、施工工艺和参数，构成一个完整的信息化设计和施工过程。
4.2隧道监控量测的主要项目
施工监控量测是在隧道开挖过程中，使用各种量测仪表和工具对围岩变化情况和支护结构的工作状态进行量测，及时提供围岩稳定程度和支护结构可靠性的安全信息，预见事故和险情，作为调整和修改支护设计的依据，并在复合式衬砌中，依据量测结果确定两次衬砌施做时间。
根据隧道围岩的多样性及不良地质地段多的特点，为加强施工过程的监控量测，确保施工安全，我们拟采用信息化施工监控量测技术和实用的量测围岩应力-应变方法，控制围岩变形，掌握准确的数据，修正参数，指导施工。
各级围岩量测项目分必测项目（A类）和选测项目（B类）。
必测项目是用以判断围岩的变化情况和支护结构工作状态的经常性量测。
具体监控量测项目见下表。
监控量测必测项目
序号
监测项目
测试方法和仪表
测试精度
备注
1
洞内外、观察
现场观察、地质罗盘、数码相机
2
衬砌前净空变化
隧道净空变化测定仪（收敛计、全站仪）
0.1mm
3
拱顶下沉
水准测量的方法，水准仪、钢挂尺或全站仪
1mm
一般进行水平收敛量测
4
地表下沉
水准测量的方法，水准仪、钢挂尺或全站仪
1mm
浅埋隧道必测（H0≤2b）
5
二次衬砌后净空变化
隧道净空变化测定仪（收敛计、隧道激光断面仪）
0.01mm
备注：
H0——隧道埋深；b——隧道最大开挖宽度。
选测项目是用以判断隧道围岩松动状态、喷锚支护效果和积累资料为目的的量测。
监控量测选测项目
序号
监控量测项目
常用量测仪器
测试精度
备注
1
围岩压力
压力盒
0.001MPa
2
钢架内力
钢筋计、应变计
0.1MPa
3
喷混凝土内力
混凝土应变计
10με
4
二次衬砌内力
混凝土应变计、钢筋计
0.1MPa
5
初期支护与二次衬砌间接触压力
压力盒
0.001MPa
6
锚杆轴力
钢筋计
0.1MPa
7
围岩内部位移
多点位移计
0.1mm
8
隧底隆起
水准仪、铟钢尺或全站仪
9
爆破振动
振动传感器、记录仪
临近建筑物
10
孔隙水压力
水压计
11
水量
三角堰、流量计
12
纵向位移
多点位移计、全站仪
13
地表下沉
水准仪、铟钢尺或全站仪
1mm
H0＞2b
14
围岩弹性波速度
弹性波测试仪
11
备注：
H0——隧道埋深；b——隧道最大开挖宽度。
量测项目主要内容及频率
项目名称
方法及工具
布置
测试时间
1～15天
6天～1个月
1～3个月
3个月以上
地质及支护
状态观察
岩性、结构面产状及支护裂缝观察和描述，地质罗盘
开挖后及初期支护后进行
每次掘进后及初期支护后
周边位移
JSS30A型数显收敛计
每10～50米一个断面每断面2～3个测点
1次/天
1次/2天
1次/周
2次/月
拱顶下沉
水平仪、水准尺、钢尺或测杆
每10～50米一个断面
1次/天
1次/2天
1次/周
2次/月
地表下沉（洞口段）
水准仪、水准尺
每5～50m一个断面，每断面至少7个测点、每隧道至少2个断面。
中线每5～20m一测点。
开挖面距量测断面前后＜2B时，1次/天
开挖面距量测断面前后＜5B时，1次/2天
开挖面距量测断面前后＞5B时，1次/周
锚杆拉拔力
拉拔器
每10米一断面，每断面3根锚杆
锚杆注浆达到设计强度后
施工的初期阶段、位移及下沉量大或地质变化显著时，量测断面间距可取较小值；当施工进行到一定程度，地质良好，且位移下沉量较小时，量测间距可取表中较大值，根据情况也可加大，但在围岩突变处和较软弱结构面处应增设量测断面和测点；用台阶法开挖时，下半断面开挖越靠近上半量测断面，量测频率应适当增加，以便掌握位移（下沉）的变化；如果围岩位移（下沉）量较大，出现位移速度加速等情况，量测频率应适当增加，另外，进行洞内状态观测时应对每个开挖面都进行观察，一般应每天观察一次。
二次衬砌施做在满足下列要求时进行：
各测试项目的位移速率明显收敛、围岩基本稳定；已产生的各项位移已达到预计总位移量的80%～90%；周边位移速率小于0.1～0.2mm/d，或拱顶下沉速率小于0.07～0.15mm/d。
位移变化过大或有突变情况发生时，上报监理和业主处理。
4.3围岩量测小组组织机构
施工监测是施工过程中的一道不可忽视的工序，为确保施工监测质量，真正做到信息化指导施工，确保施工安全、顺利进行，成立监测管理小组，实行监测质量专人责任制，由有经验的专业监测人员组成，制定实施性计划使监测按计划有步骤地进行。
围岩量测小组组织机构如下：
组长：
刘国波
副组长：
连殿云
组员：
各隧道工班长、技术员、测量员
4.4施工监测流程图
施工监测及信息反馈流程图
4.5量测方法及要求
测量前检查仪器设备是否完好，若发现故障及时进行修理或更换；确认测点是否松动或发生人为破坏，只有测点状态良好时方可进行测试工作。
测量中按各项测量操作规程安装好测试仪器，每测点一般读数三次，三次读数相差不大时取算术平均值作为观测值，测点由于人为破坏、松动时需要进行重新布点及时观测。
测试完毕后检查仪器，做好养护保管工作。
及时进行资料整理。
4.5.1围岩及支护状态监测
开挖工作面的观察，在每个开挖面进行，特别是在软弱围岩地段，开挖后应立即进行地质调查，绘出地质素描图。
若遇特殊地质情况时，应派专人进行不间断的观察。
设专人负责施工中水文、地质的观察和素描，及环境水侵蚀和膨胀性围岩的监测，发现问题及时采取有效措施。
开挖后立即进行工程及水文地质、岩层结构面产状、节理裂隙发育程度及其方向、开挖面的稳定状态、涌水情况、是否有底板隆起等的观察；对已初期支护地段，加强对围岩动态情况的观察：
锚杆的受力变形情况、喷射砼是否发生裂隙和剥离现象、拱架是否受压变形等，并做好观测记录及影像资料。
4.5.2拱顶下沉量测
拱顶下沉量测点在初期支护后施做，用风钻凿φ40mm、深200mm的孔，用锚固剂填满再插入测点固定杆，待砂浆凝固后即可进行量测工作。
拱顶下沉点和净空变化点应布置在同一断面内，每10m布设一个量测点。
支护结构施工时要注意保护观测点，一旦发现测点被埋或损毁，要尽快重新设置，保证量测数据不中断。
拱顶下沉量测测点，一般布置在拱顶中部，每断面布置1点，当遇到其它障碍时，可适当移动位置。
拱顶下沉量测布点如下图。
量测仪器：
精密水平仪、因瓦尺、挂钩式钢尺
测量方法：
采用水平仪、水准尺、挂钩式钢尺配合测量拱顶下沉，精度达1mm。
拱顶下沉量测点布置示意图
4.5.3水平收敛（周边位移）量测
量测断面相应进程处，即每10m布设一个量测断面，且与拱顶下沉观测点在同一量测断面上。
测点用风钻打眼埋设好固定杆，并在外露杆头设挂钩。
测点大小适中。
支护结构施工时要注意保护观测点，一旦发现测点被埋或损毁，要尽快重新设置，保证量测数据不中断。
水平收敛量测测点，一般布置在两侧拱腰，每断面布置两点，当遇到其它障碍时，可适当移动位置。
测量仪器：
JSS30A型数显收敛计
测量方法：
采用JSS30A型数显收敛计测量水平收敛值（详见下图）
注：
五级围岩布置两条基线，四级围岩可只布置一条基线
水平收敛量测布点示意图
4.5.4地表下沉量测
浅埋隧道地表沉降测点应在隧道开挖前布设。
地表沉降测点和隧道内测点应布置在同一断面里程。
地表沉降测点横向间距为2—5m，且没断面不少于7个点。
在隧道中线附近测点应适当加密，隧道中线两侧量测范围不应小于Ho+B，地表有控制性建（构）筑物时.量测范围应活当加宽。
其测点布置如下图。
测量仪器：
精密水平仪、因瓦尺
测量方法：
采用精密光学水平仪、水准尺配合测量地表沉降。
每个断面均绘制下沉时间曲线。
用经纬仪将所有测点设置在同一直线上。
地表下沉横向测点布置示意图
4.5.5锚杆拉拔力检测
初期支护完成后，每10米进行一次锚杆拉拔力检测，每次检测至少选择3跟锚杆作为一组进行抗拔力试验。
检测仪器：
锚杆拉拔仪。
检测方法：
使用拉拔仪在实际施工现场进行，试验时拉拔仪要与锚杆外露部分平行，加力时应均匀缓慢，拉拔仪应固定牢固，并有安全保护设施。
5量测频率及变形管理等级
量测频率：
洞内观测分为开挖工作面观测和初期支护状态观测两部分。
开挖观测应在每次开挖后进行，地质情况变化不大时，可每天进行一次。
对初期支护的观测也应每天至少进行一次。
净空水平收敛和拱顶下沉量测采用相同的量测频率。
量测频率表
位移速度（mm/d）
量测断面距
开挖断面距离
量测频率
≥5
（0～1）B
2次/d
1～5
（1～2）B
1次/d
0.5～1
（2～5）B
1次/2～3d
≤0.5
≥5B
1次/7d
（注：
B为隧道最大开挖宽度）
隧道极限相对位移可参照下表选用。
隧道周边允许相对位移（%）
围岩
级别
隧道埋深h（m）
≤50
50～300
300～500
拱脚水平相对位移
Ⅲ
0.03～0.1
0.08～0.4
0.3～0.6
Ⅳ
0.1～0.3
0.2～0.8
0.7～1.2
Ⅴ
0.2～0.5
0.4～2.0
1.8～3.0
拱顶相对下沉
Ⅲ
0.03～0.06
0.04～0.15
0.12～0.30
Ⅳ
0.06～0.10
0.08～0.40
0.30～0.80
Ⅴ
0.08～0.16
0.14～1.10
0.80～1.40
（注：
相对位移值为实测位移值与两测点间距离之比，或拱顶位移实测值与隧道宽度之比）
根据量测结果管理等级指导施工，量测管理等级见下表
变形管理等级
管理等级
管理位移
施工状态
Ⅲ
U＜U0/3
可正常施工
Ⅱ
U0/3≤U≤2U0/3
应加强支护
Ⅰ
U＞2U0/3
应采取特殊措施
（注：
U-实测位移值；U0-最大允许位移值）
锚杆拉拔力试验同组锚杆28天的抗拔力平均值应满足设计要求，每根锚杆的抗拔力最低值不得小于设计值的90%。
6量测数据的处理与反馈
及时对现场量测数据绘制时态曲线和空间关系曲线。
当位移—时间曲线趋于平缓时，进行数据处理、回归分析，推算最终位移和掌握位移变化规律。
保持隧道周边任意点的相对位移值或回归分析推算的总相对位移值均小于允许相对位移表所列数值。
当位移－时间曲线出现反弯点时，表明围岩和支护已呈不稳定状态，此时增加量测频率、密切监视围岩动态，并加强支护，必要时暂停开挖，研究对策。
当位移速率无明显下降，而此时实测位移值已接近表列数值，或喷层表面出现明显裂缝时，立即采取补强措施，并调整原支护设计参数或开挖方法。
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